Dieser Kurs kann auch als ECEA 5703 im Rahmen des Master of Science in Electrical Engineering der CU Boulder angerechnet werden. Dieser Kurs behandelt die Analyse und das Design von magnetischen Komponenten, einschließlich Induktoren und Transformatoren, die in leistungselektronischen Wandlern verwendet werden. Der Kurs beginnt mit einer Einführung in die physikalischen Prinzipien von Induktoren und Transformatoren, einschließlich der Konzepte der Induktivität, der Sättigung des Kernmaterials, des Luftspalts und der Energiespeicherung in Induktoren, der Modellierung von Reluktanz und magnetischen Kreisen, Transformatorersatzschaltungen, Magnetisierungs- und Streuinduktivität. Es werden auch Modelle für Transformatoren mit mehreren Wicklungen entwickelt, einschließlich der Darstellung der Induktivitätsmatrix, für Serien- und Parallelstrukturen. Die Modellierung von Verlusten in magnetischen Komponenten umfasst Kern- und Wicklungsverluste, einschließlich Skin- und Proximity-Effekte. Schließlich wird ein vollständiges Verfahren zur Designoptimierung von Induktivitäten in Schaltnetzteilen entwickelt.
Nach Abschluss dieses Kurses werden Sie: - die Grundlagen magnetischer Komponenten, einschließlich Induktoren und Transformatoren, verstehen - in der Lage sein, Verluste in magnetischen Komponenten zu analysieren und zu modellieren und Kompromisse beim Design zu verstehen - wissen, wie man Induktoren und Transformatoren für Schaltnetzteile entwirft und optimiert Dieser Kurs setzt den vorherigen Abschluss der Kurse 1 und 2 voraus: Einführung in die Leistungselektronik und Wandlerschaltungen.
Magnete sind ein integraler Bestandteil eines jeden Schaltwandlers. Oft kann das Design der magnetischen Geräte nicht vom Design des Konverters getrennt werden. Der Leistungselektronik-Ingenieur muss nicht nur den Konverter modellieren und entwerfen, sondern auch die Magnetik modellieren und entwerfen. Die Modellierung und das Design von magnetischen Geräten für Schaltwandler ist das Thema dieses Kurses. In diesem Modul wird die grundlegende Theorie der Magnetik behandelt, einschließlich magnetischer Schaltkreise, der Modellierung von Induktoren und der Modellierung von Transformatoren. Damit erhalten Sie die technischen Werkzeuge, die Sie im weiteren Verlauf des Kurses benötigen, um die Funktionsweise von magnetischen Geräten zu verstehen, ihre Verluste zu modellieren und magnetische Geräte für Schaltwandler zu entwerfen.
Vorlesung 10.2: Modellierung von Transformatoren•16 Minuten
10.3 Verlustmechanismen in magnetischen Geräten•26 Minuten
6 Lektüren•Insgesamt 51 Minuten
Kursaktualisierungen und Unterstützung bei der Barrierefreiheit•1 Minute
Nicht-anrechenbare Studenten: Willkommen und wo Sie Hilfe finden•10 Minuten
Kurs-Lehrplan•10 Minuten
Studienaufgaben zu Grundlagen der Magnetik•10 Minuten
Magnetics Design-Tabellen•10 Minuten
Hausaufgaben-Aufgabe•10 Minuten
1 Aufgabe•Insgesamt 180 Minuten
Hausaufgabe 1: Grundlagen der Magnetik•180 Minuten
AC-Kupferverluste
Modul 2•4 Stunden abzuschließen
Moduldetails
Wirbelströme verursachen auch Leistungsverluste in den Wicklungsleitern. Dies kann zu Kupferverlusten führen, die deutlich über dem Wert liegen, der durch den Gleichstromwiderstand der Wicklung vorhergesagt wird. Die spezifischen Leiter-Wirbelstrom-Mechanismen werden als "Skin-Effekt" und "Proximity-Effekt" bezeichnet. Diese Effekte sind bei Hochstromleitern von Mehrlagenwicklungen am stärksten ausgeprägt, insbesondere bei Hochfrequenzkonvertern. Dieses Modul erklärt diese physikalischen Mechanismen und bietet praktische Methoden zur Berechnung dieser Verluste.
Das ist alles enthalten
7 Videos2 Lektüren1 Aufgabe
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7 Videos•Insgesamt 89 Minuten
10.4.1 Einführung in die Haut- und Näherungseffekte•24 Minuten
10.4.2: Streufluss in den Wicklungen•18 Minuten
10.4.3: Folienwicklungen und Lagen•8 Minuten
10.4.4 Leistungsverlust in einer Schicht•12 Minuten
10.4.5 Beispiel: Leistungsverlust in einer Transformator-Wicklung•4 Minuten
10.4.6 Verflechtung der Wicklungen•15 Minuten
10.4.7 Oberschwingungen der PWM-Wellenform•9 Minuten
2 Lektüren•Insgesamt 20 Minuten
Probleme studieren•10 Minuten
Hausaufgabe Nr. 2: AC-Wickelverluste•10 Minuten
1 Aufgabe•Insgesamt 150 Minuten
Hausaufgabe Nr. 2: AC-Wickelverluste•150 Minuten
Induktor Design
Modul 3•4 Stunden abzuschließen
Moduldetails
Das Ziel dieses Kapitels ist die Entwicklung von Induktoren für Schaltwandler. Insbesondere werden magnetische Elemente wie Filterinduktoren mit Hilfe der Methode der geometrischen Konstante (Kg) entworfen. Die maximale Flussdichte Bmax wird im Voraus festgelegt, und das Element wird so entworfen, dass ein bestimmter Kupferverlust erreicht wird. Es werden sowohl einfach gewickelte Drosseln als auch mehrfach gewickelte Elemente wie gekoppelte Drosseln und Rücklauftransformatoren berücksichtigt.
Das ist alles enthalten
8 Videos1 Lektüre1 Aufgabe
Infos zu Modulinhalt anzeigen
8 Videos•Insgesamt 93 Minuten
10.5 Verschiedene Arten von magnetischen Geräten, ihre B-H-Schleifen und Kern- vs. Kupferverluste•11 Minuten
11.1 Einschränkungen für das Design der Filterinduktivität•19 Minuten
11.2 Ein First-Pass-Design•18 Minuten
11.3.1 Zuweisung des Fensterbereichs•12 Minuten
11.3.2 Gekoppelte Induktionsspulen - Einschränkungen bei der Konstruktion•6 Minuten
Bei vielen magnetischen Anwendungen wird die Betriebsflussdichte durch Kernverluste und nicht durch Sättigung begrenzt. In einem konventionellen Hochfrequenztransformator beispielsweise ist es in der Regel notwendig, den Kernverlust zu begrenzen, indem man mit einem reduzierten Wert der Spitzen-Wechselstromflussdichte arbeitet. Das Design von kernverlustbegrenzten magnetischen Bauelementen ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstromflussdichte gefunden werden muss, die den gesamten Kern- und Kupferverlust minimiert.Dieses Modul befasst sich mit dem Design von Transformatoren und Wechselstrominduktoren für Schaltwandler, einschließlich der Minimierung des Gesamtverlustes. Zu den Designbeispielen gehören die Isolationstransformatoren eines Vollbrückenwandlers mit zwei Ausgängen und eines isolierten Cuk-Wandlers.
12.2 Entwurfsverfahren für den First-Pass-Transformator•5 Minuten
12.3.1 Beispiel: Isolierter Cuk-Wandler mit einem Ausgang•13 Minuten
12.3.2 Beispiel 2: Vollbrücken-Abwärtswandler mit mehreren Ausgängen•14 Minuten
12.4 Entwurf einer AC-Induktivität•3 Minuten
1 Lektüre•Insgesamt 10 Minuten
Hausaufgabe 4: Entwurf eines Transformators•10 Minuten
1 Aufgabe•Insgesamt 150 Minuten
HW4: Konstruktion eines Transformators•150 Minuten
Auf einen Abschluss hinarbeiten
Dieses Kurs ist Teil des/der folgenden Studiengangs/Studiengänge, die von University of Colorado Boulderangeboten werden. Wenn Sie zugelassen werden und sich immatrikulieren, können Ihre abgeschlossenen Kurse auf Ihren Studienabschluss angerechnet werden und Ihre Fortschritte können mit Ihnen übertragen werden.¹
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¹Erfolgreiche Bewerbung und Einschreibung sind erforderlich. Es gelten die Zulassungsbedingungen. Jede Einrichtung legt die Anzahl der Credits fest, die durch die Absolvierung dieser Inhalte anerkannt werden und auf die Abschlussanforderungen angerechnet werden können, wobei bereits vorhandene Credits berücksichtigt werden. Klicken Sie auf einen bestimmten Kurs, um weitere Informationen zu erhalten.
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Ja. Für ausgewählte Lernprogramme können Sie finanzielle Unterstützung oder ein Stipendium beantragen, wenn Sie die Einschreibegebühr nicht aufbringen können. Wenn für das von Ihnen gewählte Lernprogramm eine finanzielle Unterstützung oder ein Stipendium verfügbar ist, finden Sie auf der Beschreibungsseite einen Link zur Beantragung.